在线混药植保机喷药浓度控制研究及嵌入式实现
发布时间：2021-10-20 10:11
进入现代农业以来,大型植保机械的使用越来越普遍,“精准农业”成为农业生产的实现目标,我国在这一方面与发达国家还有较大差距,特别是大型喷药系统由于压力、作业速度、喷药浓度变化等情况,造成的大型植保机械在喷药过程中存在农药利用率较低,且存在过喷或欠喷现象,导致农药浪费严重且环境污染等问题,因此急切需要解决大型植保机喷药系统智能控制问题。本论文在分析国内外大型植保机喷药系统基础上,确定了影响喷药效率的关键问题,对在线混药植保机的喷药浓度进行建模,设计喷药浓度控制器。由于该系统具有严重的非线性和不确定性,为保障良好的控制效果,采取模糊PID控制算法,在植保机工作过程中,通过调节混合药液系统的回流阀,调节控制比例阀开度大小的占空比信号,来改变喷药浓度,使喷药浓度达到设定值。然后在Simulink软件中对喷药浓度控制器进行仿真,模拟在不同药液注射泵转速下的药液浓度都达到精准控制。在线混药植保机喷药浓度控制器在Simulink软件验证有效性基础上,为进一步工程化实现,进而基于嵌入式系统和CAN通讯技术进行了控制器的开发,消化分析了农机CAN总线的ISO11783通讯协议。选取STM32F103为嵌入...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常用的大型的植保机械Fig.1.1Thecommonlargetractormountedmachine
PS 和 GIS 接口。在喷药技术和植保农产品方面都取得了较大的成绩研究。国外植保机的喷药技术的研究和发展如下。喷药技术发展的早期，Giles[4]进行了简单的 PWM 脉冲信号来控制喷研究，研究的对象为平口扇形喷嘴，通过实验得出喷雾流量的调节结果。接下来进行实验改进，Giles[5]在喷嘴处安装了电磁驱动阀，继占空比脉冲变量喷雾控制实验，确定了流量的调节范围，并进一步使用。ei[6]设计一种可以智能对靶喷药系统，此智能对靶喷药系统的结构简图构图可知此喷药系统是利用图中 4 所示 CCD 照相机采集作物信息，率（WCR）和离散小波变换（DWT）来区分图中 2 所示的作物和图及杂草的位置等，利用图中 3 所示的 GPS 导航来进行测量喷雾系统些采集信息发送到图中 5 控制中心，控制中心来计算喷雾量进行按需7 分别代表喷雾控制器、电磁阀和喷嘴。
第 3 章 在线混药植保机的喷药浓度模型本文的研究对象在线混药植保机，系统框图如下图 3.1 所示，该系统主要由两部分组成：药液注射子系统和药液混合子系统。药液注射系统由最大容积为 30L 的药液注射泵和最大工作压力为 100Kpa 的容积式活塞泵组成，主要的作用为进行纯药液的抽取；药液混药系统的组成有：最大容积为 300L 的水箱，最大工作流量为 42L/min 的喷雾泵和控制回流流量的比例阀、流量计和压力传感器以及喷管和喷嘴组成，主要的功能为纯药液和水的混合，配出不同浓度的药液。系统的工作过程为农药通过调节药液注射泵的转速从药液罐抽出，在喷雾泵保持在最大工作流量 42L/min 不变的状态下，把通过水罐抽出的纯水与药液混合，通过调节比例阀的开度来控制药液回流的流量，可以改变药液浓度的大小，最后混合的药液通过喷杆到喷嘴把药液喷出。下面开始详细介绍在线混药植保机的药液浓度模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DCS的中央空调制冷控制系统的设计[J]. 李树江,李新新,王向东. 控制工程. 2017(09)
[2]基于模糊PID理论的控制器设计[J]. 马高杰,冯曼. 电子设计工程. 2016(20)
[3]植保机械变量喷药控制系统研究进展[J]. 司军锋,张玥,周鹏,赵博. 农业机械. 2015(05)
[4]基于流量调节阀和神经网络的植保机械在线混药装置[J]. 李晋阳,贾卫东,魏新华. 农业机械学报. 2014(11)
[5]基于卡尔曼滤波的PWM变量喷雾控制研究[J]. 蒋焕煜,周鸣川,童俊华,刘岩. 农业机械学报. 2014(10)
[6]基于Smith-模糊PID控制的变量喷药系统设计及试验[J]. 郭娜,胡静涛. 农业工程学报. 2014(08)
[7]基于电磁阀的喷嘴直接注入式农药喷洒系统[J]. 蔡祥,Walgenbach Martin,Doerpmund Malte,Schulze Lammers Peter,孙宇瑞. 农业机械学报. 2013(06)
[8]PWM间歇喷雾式变量喷施控制器设计与测试[J]. 魏新华,蒋杉,孙宏伟,徐来齐. 农业机械学报. 2012(12)
[9]PWM变量喷雾喷头流量模型[J]. 翟长远,王秀,密雅荣,范鹏飞,马永兵. 农业机械学报. 2012(04)
[10]模糊控制与PID控制的对比及其复合控制[J]. 杨世勇,徐国林. 自动化技术与应用. 2011(11)
博士论文
[1]基于模糊控制策略的温室远程智能控制系统的研究[D]. 王君.吉林大学 2015
硕士论文
[1]基于智能网联汽车的CAN总线攻击与防御检测技术研究[D]. 杨宏.天津理工大学 2017
[2]基于STM32的模糊PID温度控制系统[D]. 温茹涵.青岛大学 2015
[3]基于STM32的温室远程控制系统的设计[D]. 杨欢欢.杭州电子科技大学 2015
[4]对靶变量喷雾装置及其控制系统研究[D]. 周伟.浙江大学 2013
[5]基于LINUX的自动变量喷药系统设计[D]. 杨锦.吉林大学 2009
[6]基于ARM7的自动变量喷药系统设计及算法研究[D]. 杨莉.吉林大学 2008
[7]基于ARM微处理器的变量喷药控制器设计[D]. 李丽君.吉林大学 2007
本文编号：3446723
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常用的大型的植保机械Fig.1.1Thecommonlargetractormountedmachine
PS 和 GIS 接口。在喷药技术和植保农产品方面都取得了较大的成绩研究。国外植保机的喷药技术的研究和发展如下。喷药技术发展的早期，Giles[4]进行了简单的 PWM 脉冲信号来控制喷研究，研究的对象为平口扇形喷嘴，通过实验得出喷雾流量的调节结果。接下来进行实验改进，Giles[5]在喷嘴处安装了电磁驱动阀，继占空比脉冲变量喷雾控制实验，确定了流量的调节范围，并进一步使用。ei[6]设计一种可以智能对靶喷药系统，此智能对靶喷药系统的结构简图构图可知此喷药系统是利用图中 4 所示 CCD 照相机采集作物信息，率（WCR）和离散小波变换（DWT）来区分图中 2 所示的作物和图及杂草的位置等，利用图中 3 所示的 GPS 导航来进行测量喷雾系统些采集信息发送到图中 5 控制中心，控制中心来计算喷雾量进行按需7 分别代表喷雾控制器、电磁阀和喷嘴。
第 3 章 在线混药植保机的喷药浓度模型本文的研究对象在线混药植保机，系统框图如下图 3.1 所示，该系统主要由两部分组成：药液注射子系统和药液混合子系统。药液注射系统由最大容积为 30L 的药液注射泵和最大工作压力为 100Kpa 的容积式活塞泵组成，主要的作用为进行纯药液的抽取；药液混药系统的组成有：最大容积为 300L 的水箱，最大工作流量为 42L/min 的喷雾泵和控制回流流量的比例阀、流量计和压力传感器以及喷管和喷嘴组成，主要的功能为纯药液和水的混合，配出不同浓度的药液。系统的工作过程为农药通过调节药液注射泵的转速从药液罐抽出，在喷雾泵保持在最大工作流量 42L/min 不变的状态下，把通过水罐抽出的纯水与药液混合，通过调节比例阀的开度来控制药液回流的流量，可以改变药液浓度的大小，最后混合的药液通过喷杆到喷嘴把药液喷出。下面开始详细介绍在线混药植保机的药液浓度模型。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DCS的中央空调制冷控制系统的设计[J]. 李树江,李新新,王向东. 控制工程. 2017(09)
[2]基于模糊PID理论的控制器设计[J]. 马高杰,冯曼. 电子设计工程. 2016(20)
[3]植保机械变量喷药控制系统研究进展[J]. 司军锋,张玥,周鹏,赵博. 农业机械. 2015(05)
[4]基于流量调节阀和神经网络的植保机械在线混药装置[J]. 李晋阳,贾卫东,魏新华. 农业机械学报. 2014(11)
[5]基于卡尔曼滤波的PWM变量喷雾控制研究[J]. 蒋焕煜,周鸣川,童俊华,刘岩. 农业机械学报. 2014(10)
[6]基于Smith-模糊PID控制的变量喷药系统设计及试验[J]. 郭娜,胡静涛. 农业工程学报. 2014(08)
[7]基于电磁阀的喷嘴直接注入式农药喷洒系统[J]. 蔡祥,Walgenbach Martin,Doerpmund Malte,Schulze Lammers Peter,孙宇瑞. 农业机械学报. 2013(06)
[8]PWM间歇喷雾式变量喷施控制器设计与测试[J]. 魏新华,蒋杉,孙宏伟,徐来齐. 农业机械学报. 2012(12)
[9]PWM变量喷雾喷头流量模型[J]. 翟长远,王秀,密雅荣,范鹏飞,马永兵. 农业机械学报. 2012(04)
[10]模糊控制与PID控制的对比及其复合控制[J]. 杨世勇,徐国林. 自动化技术与应用. 2011(11)
博士论文
[1]基于模糊控制策略的温室远程智能控制系统的研究[D]. 王君.吉林大学 2015
硕士论文
[1]基于智能网联汽车的CAN总线攻击与防御检测技术研究[D]. 杨宏.天津理工大学 2017
[2]基于STM32的模糊PID温度控制系统[D]. 温茹涵.青岛大学 2015
[3]基于STM32的温室远程控制系统的设计[D]. 杨欢欢.杭州电子科技大学 2015
[4]对靶变量喷雾装置及其控制系统研究[D]. 周伟.浙江大学 2013
[5]基于LINUX的自动变量喷药系统设计[D]. 杨锦.吉林大学 2009
[6]基于ARM7的自动变量喷药系统设计及算法研究[D]. 杨莉.吉林大学 2008
[7]基于ARM微处理器的变量喷药控制器设计[D]. 李丽君.吉林大学 2007
本文编号：3446723
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